摘要目前水泥行業在粉體控制方面多采用根據科里奧利原理設計的計量控制系統，本文將主要介紹合肥水泥設計院根據該原理研制的科氏稱計量控制系統。　
　　　
　　關鍵詞PLC觸摸屏變頻器科里奧利回轉窯　
　　1前言
　　連續準確地對回轉窯和分解爐進行喂煤，是降低煤耗，提高熟料質量，保證設備安全和連續穩定運轉的關鍵因素。因此，喂煤計量控制裝置必須具有穩定、準確、動作迅速等特性。
　　原來我公司采用由德國KHD成套設備公司提供的沖擊式固體流量計,由于該流量計容易受到外界的干擾，計量波動大，引起喂煤量的波動,影響了窯的工況。喂煤裝置分隔輪是由直流電機拖動，直流電機的換向器和電刷的故障率較高，維護量很大。公司經過調研論證，決定進行技術改造，將其替換成2套由合肥水泥設計院生產的科氏力秤煤粉定量給料系統。該秤依據科里奧利原理設計，實現對窯尾分解爐和窯頭喂煤的計量及控制。
　　2　科里奧利原理
　　質量微粒m在以角速度ω轉動的系統中除受到離心力FZ和摩擦力FR外，還受到垂直于其運動方向的慣性力FC的作用，通過測量這個力，可測得質量m，這就是科里奧利原理，如圖1所示。

圖1　科里奧利原理示意
　　測量原理的實現需要一個以恒定速度轉動的旋轉測量圓盤(測輪)，其基本結構如圖1所示。由電機拖動的測輪被葉片分成數個導流槽，散狀物料由測輪中心上方進入測輪，經過錐形的轉向裝置后，形成散料流，進入導向葉片之間的導流槽中，并被以恒定角速度ω旋轉著的導向葉片虜獲，物料因離心力FZ的作用而向測輪外邊緣運動，直至離開測輪被拋出。通過對物料所受科里奧利力FC的測量可得到物料的流量，工程中是通過測量FC對測輪的反作用力矩而測得物料流量的，這個力矩由測輪的驅動電機來補償(離心力FZ和摩擦力FR都不能在測輪徑向上產生力矩)。其計算式為：M=mωR2
　　　式中：M──測輪所受力矩，N·m；
　　　　　　m──物料流量，t/h；
　　　　　　ω──測輪角速度，1/s；
　　　　　　R──測輪半徑，m。

圖2　測輪的基本結構示意

　　3科氏力煤粉秤組成及工藝流程：
　　科氏稱中的主要設備有由煤粉稱重倉、水平回轉式穩流給料機（以下簡稱給料機）、科里奧利質量流量計（以下簡稱流量計）、螺旋輸送泵、回轉空壓機等組成。
主要工藝流程是：從煤磨制備出來的煤粉進入煤粉倉,對煤粉進行稱重計量，要求達到一個合理料位，保證下煤穩定。煤粉倉底部與給料機連接，給料機按水平方向旋轉，煤粉就由給料機喂入流量計，在流量計中經過前文所述的處理后，進入螺旋輸送泵，與回轉空壓機中的壓縮風混合后，一起到達窯頭及分解爐(如圖3所示)。流量計僅作為計量設備，而給料機作為預給料設備。

圖3　煤粉喂料系統工藝流程簡圖

　　4　科氏力喂煤計量控制系統自控部分簡介
　　2套設備控制部分的原理相同，主要由1臺西門子的S7-200PLC（擴展了1個模擬量輸入模塊EM231和1個模擬量輸出模塊EM232）。1臺西門子的觸摸屏TP170A，2臺ABB變頻器，還有稱重傳感器,力距傳感器，速度傳感器等組成。如圖4所示，圖中M1為給料機，M2為流量計。

圖4科氏力控制系統示意圖
　　PLC的型號為CPU222，屬于小型PLC,但其指令功能非常豐富，能完成各種復雜控制功能。它具有8輸入/6輸出，共14個數字量I/O點。控制程序采用STEP-7Micro/Win32V4.0SP3編程軟件開發。
　　觸摸屏作為人機對話窗口，用于修改系統的工作參數，監控系統的工作過程。它防護等級高（IP65）,可用于惡劣的工作環境。觸摸屏的使用省去了復雜的控制面板和儀表顯示。TP170A通過Protool/ProcsV6.0為其組態。以通訊的方式讀取PLC內部相應寄存器上的數據、狀態及工作參數。
　　本控制方案中主要作用是從現場啟動設備，整定內部參數，顯示瞬時流量、累計流量，輸入參數的設定，上下限報警值的設定，流量實時趨勢曲線，在調試變頻器時，也可以通過趨勢來觀察效果。TP170A與CPU222通過9針電纜進行通訊。
　　當所有設備處于正常工作狀態，測得的倉重信號經過變送器處理后，送入DCS和EM231。流量計下端帶有力矩傳感器及速度傳感器，測得扭矩與轉速信號經過變送器，由EM231模塊輸入至PLC，計算出實際流量，并且與設定值進行比較，經過PID調節后，通過EM232，控制變頻器的頻率從而改變給料機轉速，實現流量控